KR20180048444A - 재료 증착 소스 어레인지먼트의 분배 어셈블리를 위한 노즐, 재료 증착 소스 어레인지먼트, 진공 증착 시스템, 및 재료를 증착하기 위한 방법 - Google Patents

재료 증착 소스 어레인지먼트의 분배 어셈블리를 위한 노즐, 재료 증착 소스 어레인지먼트, 진공 증착 시스템, 및 재료를 증착하기 위한 방법 Download PDF

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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

재료 소스로부터 진공 챔버 내로 증발된 재료를 가이딩하기 위한 분배 어셈블리에 연결되기 위한 노즐(100)이 설명된다. 노즐은, 증발된 재료를 수용하기 위한 노즐 유입구(110); 진공 챔버에 증발된 재료를 방출하기 위한 노즐 배출구(120); 및 유동 방향(111)으로 노즐 유입구(110)로부터 노즐 배출구(120)까지 연장되는 노즐 통로(130)를 포함하고, 여기에서, 노즐 통로(130)는 유동 방향(111)으로 연속적으로 증가되는 구멍 각도(α)를 갖는 배출구 섹션(131)을 포함한다. 추가로, 그러한 노즐을 갖는 재료 증착 어레인지먼트, 재료 소스 어레인지먼트를 갖는 진공 증착 시스템, 및 증발된 재료를 증착하기 위한 방법이 제공된다.

Description

재료 증착 소스 어레인지먼트의 분배 어셈블리를 위한 노즐, 재료 증착 소스 어레인지먼트, 진공 증착 시스템, 및 재료를 증착하기 위한 방법
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 재료 증착 소스 어레인지먼트(arrangement)를 위한 노즐, 재료 소스 어레인지먼트, 진공 증착 시스템 및 기판 상에 재료를 증착하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 개시내용의 실시예들은 특히, 진공 증착 시스템의 진공 챔버로 증발된 재료를 가이딩하기 위한 노즐, 진공 챔버로 증발된 재료를 가이딩하기 위한 노즐을 포함하는 재료 증착 소스 어레인지먼트, 및 진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 방법에 관한 것이다.
[0002] 유기 증발기(organic evaporator)들은 유기 발광 다이오드(OLED)들의 생산을 위한 툴이다. OLED들은 방출 층이 특정한 유기 화합물들의 박막을 포함하는 특수한 타입의 발광 다이오드이다. 유기 발광 다이오드(OLED)들은 정보를 디스플레이하기 위한, 텔레비전 스크린들, 컴퓨터 모니터들, 모바일 폰들, 다른 핸드-헬드 디바이스들 등의 제조에서 사용된다. OLED들은 또한, 일반적인 공간 조명을 위해 사용될 수 있다. OLED 디스플레이들을 이용하여 가능한 컬러들, 휘도, 및 시야각들의 범위는 종래의 LCD 디스플레이들의 컬러들, 휘도, 및 시야각들의 범위보다 더 큰데, 이는 OLED 픽셀들이 직접적으로 발광하고, 백 라이트를 사용하지 않기 때문이다. 따라서, OLED 디스플레이들의 에너지 소비는 종래의 LCD 디스플레이들의 에너지 소비보다 상당히 더 적다. 추가로, OLED들이 가요성 기판들 상에 제조될 수 있다는 사실은 추가적인 애플리케이션들을 발생시킨다. 전형적인 OLED 디스플레이는, 예컨대, 개별적으로 에너자이징 가능한(energizable) 픽셀들을 갖는 매트릭스 디스플레이 패널을 형성하는 방식으로 기판 상에 모두 증착된, 2개의 전극들 사이에 위치된 유기 재료의 층들을 포함할 수 있다. OLED는 일반적으로, 2개의 유리 패널들 사이에 배치되고, 유리 패널들의 에지들은 그 내부에 OLED를 봉지(encapsulate)하도록 밀봉된다.
[0003] 그러한 디스플레이 디바이스들의 제조에서 직면하는 다수의 난제들이 존재한다. OLED 디스플레이들 또는 OLED 라이팅(lighting) 애플리케이션들은, 예컨대 진공에서 증발되는 수개의 유기 재료들의 스택(stack)을 포함한다. 유기 재료들은 섀도우 마스크들을 통해 연속되는(subsequent) 방식으로 증착된다. 고 효율로 OLED 스택들을 제작하기 위해, 혼합된/도핑된 층들을 발생시키는, 2개 또는 그 초과의 재료들, 예컨대 호스트(host) 및 도펀트(dopant)의 동시-증착 또는 동시-증발이 유익하다. 추가로, 매우 민감한 유기 재료들의 증발을 위해 수개의 프로세스 조건들이 존재한다는 것이 고려되어야만 한다.
[0004] 기판 상에 재료를 증착하기 위해, 재료는 그 재료가 증발될 때까지 가열된다. 파이프들은 배출구들 또는 노즐들을 통해 기판으로 증발된 재료를 가이딩한다. 지난 몇 년 동안, 예를 들어, 점점 더 작은 픽셀 사이즈들을 제공할 수 있도록, 증착 프로세스의 정밀도는 증가되었다. 몇몇 프로세스들에서, 마스크들은 증발된 재료가 마스크 개구들을 통과하는 경우에 픽셀들을 정의하기 위해 사용된다. 그러나, 마스크의 섀도잉 효과(shadowing effect)들, 증발된 재료의 확산 등은 증발 프로세스의 정밀도 및 예측가능성을 더욱 증가시키는 것을 어렵게 한다.
[0005] 상기된 바를 고려하면, 본원에서 설명되는 실시예들은, 본 기술분야에서의 문제들 중 적어도 일부를 극복하는, 노즐, 재료 증착 어레인지먼트, 진공 증착 시스템, 및 기판 상에 재료를 증착하기 위한 방법을 제공한다.
[0006] 상기된 바를 고려하면, 독립 청구항들에 따른, 증발된 재료를 위한 노즐, 재료 소스 어레인지먼트, 진공 증착 시스템, 및 기판 상에 재료를 증착하기 위한 방법이 제공된다.
[0007] 본 개시내용의 일 양상에 따르면, 재료 소스로부터 진공 챔버 내로 증발된 재료를 가이딩하기 위한 분배 어셈블리에 연결되기 위한 노즐이 제공된다. 노즐은, 증발된 재료를 수용하기 위한 노즐 유입구; 진공 챔버에 증발된 재료를 방출하기 위한 노즐 배출구; 및 유동 방향으로 노즐 유입구로부터 노즐 배출구까지 연장되는 노즐 통로를 포함한다. 노즐 통로는 유동 방향으로 연속적으로 증가되는 구멍 각도(α)를 갖는 배출구 섹션을 포함한다.
[0008] 본 개시내용의 다른 양상에 따르면, 진공 증착 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 본원에서 설명되는 임의의 실시예들에 따른 노즐의 사용이, 특히, 유기 발광 다이오드를 생산하기 위해 제공된다.
[0009] 본 개시내용의 추가적인 양상에 따르면, 진공 증착 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 소스 어레인지먼트가 제공된다. 재료 증착 소스 어레인지먼트는, 분배 어셈블리에 재료를 제공하는 재료 소스와 유체 연통하도록 구성된 분배 어셈블리, 및 본원에서 설명되는 임의의 실시예들에 따른 적어도 하나의 노즐을 포함한다.
[0010] 본 개시내용의 추가적인 양상에 따르면, 진공 증착 시스템이 제공된다. 진공 증착 시스템은, 진공 증착 챔버; 진공 챔버에서의 본원에서 설명되는 임의의 실시예들에 따른 재료 증착 소스 어레인지먼트; 및 증착 동안에 기판을 지지하기 위한 기판 지지부를 포함한다.
[0011] 본 개시내용의 다른 양상에 따르면, 진공 증착 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 증착될 재료를 도가니(crucible)에서 증발시키는 단계; 증발된 재료를 도가니와 유체 연통하는 분배 어셈블리에 제공하는 단계; 및 진공 증착 챔버로, 유동 방향으로 노즐 유입구로부터 노즐 배출구로 연장되는 노즐 통로를 갖는 노즐을 통해, 증발된 재료를 가이딩하는 단계를 포함하고, 여기에서, 노즐을 통해, 증발된 재료를 가이딩하는 것은, 유동 방향에 대한 α ≥ 40°의 각도까지 유동 방향으로 연속적으로 증가되는 구멍 각도(α)를 갖는 노즐 통로의 배출구 섹션을 통해, 증발된 재료를 가이딩하는 것을 포함한다.
[0012] 추가적인 이점들, 특징들, 양상들, 및 세부사항들은 종속 청구항들, 상세한 설명, 및 도면들로부터 명백하다.
[0013] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 첨부 도면들은 본 개시내용의 실시예들과 관련되고, 아래에서 설명된다. 실시예들은 도면들에서 도시되고, 아래의 상세한 설명에서 상세히 설명된다.
도 1은 재료 소스로부터 진공 챔버 내로, 증발된 재료를 가이딩하기 위한 분배 어셈블리에 연결되기 위한, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 노즐의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2 및 도 3은 본원에서 설명되는 추가적인 실시예들에 따른 노즐의 개략적인 단면도들을 도시한다.
도 4는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 노즐의 개략적인 단면도를 도시하고, 여기에서, 본원에서 설명되는 실시예들에 따라 노즐을 통해 가이딩된 증발된 재료의 전형적인 유동 프로파일이 예시된다.
도 5a는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 재료 증착 소스 어레인지먼트의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 5b는 도 5a의 재료 증착 소스 어레인지먼트의 개략도의 섹션을 더 상세히 도시한다.
도 6은 본원에서 설명되는 추가적인 실시예들에 따른 재료 증착 소스 어레인지먼트의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 7은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 진공 증착 시스템을 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 노즐들을 갖는 분배 어셈블리의 개략도들을 도시한다.
도 9는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판 상에 재료를 증착하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
[0014] 이제, 다양한 실시예들이 상세히 참조될 것이고, 그 다양한 실시예들의 하나 또는 그 초과의 예들이 각각의 도면에서 예시된다. 각각의 예는 설명을 통해 제공되고, 제한적이도록 의도되지 않는다. 예컨대, 일 실시예의 부분으로서 예시 또는 설명되는 특징들은 더 추가적인 실시예를 산출하기 위해 임의의 다른 실시예와 함께 또는 임의의 다른 실시예에 대해 사용될 수 있다. 본 개시내용이 그러한 변형들 및 변화들을 포함하도록 의도된다.
[0015] 도면들의 아래의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 또는 유사한 컴포넌트들을 지칭한다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 다르게 특정되지 않는 한, 일 실시예에서의 부분 또는 양상의 설명은 다른 실시예에서의 대응하는 부분 또는 양상에도 마찬가지로 적용된다.
[0016] 본 개시내용의 다양한 실시예들이 더 상세히 설명되기 전에, 본원에서 사용되는 몇몇 용어들에 대한 몇몇 양상들이 설명된다.
[0017] 본원에서 사용되는 바와 같이, "유체 연통"이라는 용어는, 유체 연통하고 있는 2개의 엘리먼트들이 2개의 엘리먼트들 사이에서 유체가 유동하게 허용하는 연결을 통해 유체를 교환할 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 일 예에서, 유체 연통하고 있는 엘리먼트들은 중공 구조를 포함할 수 있고, 그 중공 구조를 통해 유체가 유동할 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 유체 연통하고 있는 엘리먼트들 중 적어도 하나는 파이프-형 엘리먼트일 수 있다.
[0018] 본 개시내용에서, "재료 증착 어레인지먼트" 또는 "재료 증착 소스 어레인지먼트"(용어들 양자 모두는 본원에서 동의어로 사용될 수 있음)는 기판 상에 증착될 재료를 제공하는 어레인지먼트로 이해될 수 있다. 특히, 재료 증착 소스 어레인지먼트는 진공 증착 시스템의 진공 증착 챔버와 같은 진공 챔버에서 기판 상에 증착될 재료를 제공하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 재료 증착 소스 어레인지먼트는, 증착될 재료를 증발시키도록 구성됨으로써, 기판 상에 증착될 재료를 제공할 수 있다. 예컨대, 재료 증착 어레인지먼트는, 기판 상에 증착될 재료를 증발시키는 증발기 또는 도가니, 및 수직 축을 따라 배열될 수 있는, 분배 어셈블리, 예컨대 분배 파이프, 또는 하나 또는 그 초과의 포인트 소스들을 포함할 수 있다. 분배 어셈블리는, 예컨대, 본원에서 설명되는 바와 같은 노즐 또는 배출구를 통해, 기판을 향하는 방향으로, 증발된 재료를 방출하도록 구성된다. 도가니는 증착될 재료를 제공 또는 수용하는 리저버 또는 디바이스로 이해될 수 있다. 전형적으로, 도가니는 기판 상에 증착될 재료를 증발시키기 위해 가열될 수 있다. 도가니는 분배 어셈블리와 유체 연통하고 있을 수 있고, 그 분배 어셈블리로 도가니에 의해 증발되는 재료가 전달될 수 있다. 일 예에서, 도가니는 유기 재료들, 예컨대, 약 100 ℃ 내지 약 600 ℃의 증발 온도를 갖는 유기 재료들을 증발시키기 위한 도가니일 수 있다.
[0019] 본원에서 설명되는 몇몇 실시예들에 따르면, "분배 어셈블리"는, 증발된 재료를 가이딩하고 분배하기 위한 분배 파이프로 이해될 수 있다. 특히, 분배 파이프는 증발기로부터 분배 파이프에서의 배출구(이를테면, 노즐들 또는 개구들)로 증발된 재료를 가이딩할 수 있다. 예컨대, 분배 파이프는 제 1 방향, 특히 길이방향으로 연장되는 선형 분배 파이프일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 선형 분배 파이프는 실린더의 형상을 갖는 파이프를 포함하고, 여기에서, 실린더는 원형, 삼각형, 또는 직사각형 바닥 형상 또는 임의의 다른 적합한 바닥 형상을 가질 수 있다.
[0020] 본 개시내용에서, 본원에서 지칭되는 바와 같은 "노즐"은, 특히, 유체의 특성들(이를테면, 노즐로부터 나오는 유체의 유량, 속력, 형상, 및/또는 압력) 또는 방향을 제어하기 위해, 유체를 가이딩하기 위한 디바이스로 이해될 수 있다. 본원에서 설명되는 몇몇 실시예들에 따르면, 노즐은 기판 상에 증착될 증발된 재료의 증기와 같은 증기를 가이딩하거나 또는 지향시키기 위한 디바이스일 수 있다. 노즐은 유체를 수용하기 위한 유입구, 노즐을 통해 유체를 가이딩하기 위한 통로(예컨대, 보어 또는 개구), 및 유체를 방출하기 위한 배출구를 가질 수 있다. 전형적으로, 통로는 통로 채널을 둘러싸는 통로 벽을 포함할 수 있고, 그 통로 채널을 통해, 증발된 재료가 유동할 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 노즐의 통로는 노즐을 통해 유동하는 유체의 방향 또는 특성을 달성하기 위한 정의된 기하형상을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 노즐은 분배 어셈블리의 부분, 예컨대, 수직 축을 따라 배열될 수 있는 하나 또는 그 초과의 포인트 소스들 또는 분배 파이프일 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 본원에서 설명되는 바와 같은 노즐은 증발된 재료를 제공하는 분배 어셈블리에 연결가능할 수 있거나 또는 연결될 수 있고, 분배 어셈블리로부터 증발된 재료를 수용할 수 있다. 전형적으로, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 노즐은, 예컨대, 기판 상에 OLED 활성 층을 생성하기 위해, 진공 챔버 내에서 증발기 소스로부터 기판으로 가스 상의 증발된 재료를 포커싱(focus)하기 위해 사용될 수 있다.
[0021] 도 1 내지 도 4는 재료 소스로부터 진공 챔버 내로, 증발된 재료를 가이딩하기 위한 분배 어셈블리에 연결되기 위한, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 노즐(100)의 예들을 도시한다. 노즐(100)의 모든 예시적인 실시예들은 노즐 유입구(110), 노즐 배출구(120), 및 노즐 유입구(110)와 노즐 배출구(120) 사이의 노즐 통로(130)를 도시한다. 몇몇 실시예들에 따르면, 재료 소스(이를테면, 도가니)로부터 나오는 증발된 재료는 본원에서 설명되는 바와 같은 분배 어셈블리 내로 가이딩되고, 노즐 유입구(110)를 통해 노즐에 진입한다. 그 후에, 증발된 재료는 노즐 통로(130)를 통과하고, 노즐 배출구(120)에서 노즐로부터 빠져나간다. 증발된 재료의 유동 방향(111)은 노즐 유입구(110)로부터 노즐 배출구(120)까지 이어지는 것으로 설명될 수 있다. 노즐(100)은 추가로, 노즐의 길이(L)를 따라 이어지는 길이 방향을 제공한다. 도 1을 예시적으로 참조하면, 본원에서 설명되는 바와 같은 노즐의 실시예들에 따르면, 노즐 통로(130)는 유동 방향(111)으로 연속적으로 증가되는 구멍 각도(α)를 갖는 배출구 섹션(131)을 포함한다.
[0022] 따라서, 기판 상에 증발된 재료를 증착하기 위해 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 노즐을 채용함으로써, 기판 앞에 제공되는 마스크로 인한 섀도잉 효과가 감소될 수 있는데, 이는 아래에서 도 4를 참조하여 더 상세히 설명된다.
[0023] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 노즐 통로(130)는 (더 우수한 개관을 위해 도 2에서만 도시된) 통로 채널(133)을 둘러싸는 통로 벽(132)을 포함한다. 통로 채널(133)을 둘러싸는 통로 벽(132)은 통로 벽이 통로 채널의 둘레에 걸쳐 통로 채널을 둘러싸는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 통로 벽은 2개의 단부들, 즉 노즐 유입구(110) 및 노즐 배출구(120)에서 통로 채널을 개방된 상태로 남긴다.
[0024] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 노즐 통로(130)의 배출구 섹션(131)은 유동 방향(111)에 대한 α ≥ 50°의 각도까지 유동 방향(111)으로 연속적으로 증가되는 구멍 각도(α)를 갖도록 구성된다. 예컨대, 배출구 섹션(131)은 길이(예컨대, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같은 제 2 길이(L2))를 가질 수 있고, 그 길이를 따라 구멍 각도(α)가 노즐 배출구(120)까지 연속적으로 증가된다. 구멍 각도(α)의 연속적인 증가는 도 1에서 예시적으로 예시되고, 여기에서, 구멍 각도(α)는, 예컨대 α1 < α2 < α3와 같이, 배출구 섹션(131)의 3개의 상이한 포지션들에서 도시된다. 특히, 노즐 통로(130) 내에 배열된 배출구 섹션(131)의 제 1 단부로부터 시작하여, 구멍 각도(α)는 노즐 배출구(120)를 포함하는 배출구 섹션의 제 2 단부까지 연속적으로 증가된다. 예컨대, 노즐 배출구에서의 구멍 각도(α)는 출구 구멍 각도(αE)라고 지칭될 수 있고, 출구 구멍 각도(αE)는 αE ≥ 40°, 구체적으로는 αE ≥ 50°, 더 구체적으로는 αE ≥ 60°일 수 있다.
[0025] 예시적으로 도 3을 참조하면, 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 노즐 통로(130)의 배출구 섹션(131)의 구멍 각도(α)는 유동 방향(111)에 대한 α = 0°의 각도로부터 유동 방향(111)에 대한 노즐 배출구(120)에서의 α = 90°의 각도, 즉 출구 구멍 각도(αE = 90°)까지 유동 방향으로 연속적으로 증가될 수 있다. 도 4를 참조하여 더 상세히 예시적으로 설명되는 바와 같이, 유동 방향(111)에 대한 노즐 배출구(120)에서의 출구 구멍 각도(αE = 90°)의 각도는 노즐 배출구(120)로부터 긴 거리에 걸친 균일한 유동 프로파일에 대해 유익할 수 있다.
[0026] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 배출구 섹션(131)의 구멍 각도(α)는 유동 방향(111)으로 지수적인 방식으로 연속적으로 증가될 수 있다. 특히, 도 3에서 예시적으로 예시된 바와 같이, 배출구 섹션(131)의 구멍 각도(α)는, 배출구 섹션의 직경이 주 유동 방향에 대응하는 x-좌표를 따라 증가되도록, 유동 방향으로 연속적으로 증가될 수 있다. 따라서, 배출구 섹션(131)의 직경의 증가는 D = f(x)로 설명될 수 있다. 특히, x-좌표는 구멍 각도(α)가 α = 0°로부터 구멍 각도(α)의 양의 값, 예컨대 α = 0°+ Δα로 변화되는 포지션의, 노즐 통로(130) 내에 배열된 배출구 섹션(131)의 제 1 단부로부터 시작될 수 있다. 따라서, 배출구 섹션(131)의 직경의 연속적인 증가는 D(x) = D1 + (bx - 1)로 설명될 수 있고, 여기에서, b는 상수 값 > 1이고, D1은 노즐 유입구(110)에서의 유입구 직경이다.
[0027] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 배출구 섹션(131)의 직경은 함수 D(x) = D1 + a·x2에 따라 연속적으로 증가될 수 있고, 여기에서, a는 0.05 ≤ a ≤ 2, 구체적으로는 0.1 ≤ a ≤ 1, 더 구체적으로는 0.2 ≤ a ≤ 0.7의 범위로부터 선택될 수 있는 상수 값, 예컨대 a = 0.5이다.
[0028] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 구멍 각도(α)는, 노즐 통로(130)의 배출구 섹션(131)의 직경이 유동 방향으로 원호-형 방식으로 연속적으로 증가되도록, 유동 방향으로 연속적으로 증가될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 구멍 각도(α)는, 노즐 통로(130)의 배출구 섹션(131)의 직경 또는 노즐 통로(130)의 배출구 섹션(131)의 구멍 각도(α)가 유동 방향으로 포물선-형 방식으로 연속적으로 증가되도록, 유동 방향으로 연속적으로 증가된다.
[0029] 따라서, 기판 상에 증발된 재료를 증착하기 위해 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 노즐을 채용함으로써, 노즐 배출구로부터 긴 거리에 걸친 균일한 유동 프로파일이 제공될 수 있고, 그에 따라, 예컨대, 기판 앞에 제공되는 마스크로 인한 섀도잉 효과가 감소될 수 있는데, 이는 아래에서 도 4를 참조하여 더 상세히 설명된다.
[0030] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 전형적인 실시예들에 따르면, 노즐은 약 100 ℃ 내지 약 600 ℃의 온도를 갖는 증발된 유기 재료를 진공 챔버로 가이딩하도록 구성된다. 추가로, 노즐은 0.5 sccm 미만의 질량 유동을 위해 구성될 수 있다. 예컨대, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 노즐 내의 질량 유동은, 구체적으로는 0.5 sccm의 단지 부분적인 양, 그리고 더 구체적으로는 0.25 sccm 미만일 수 있다. 일 예에서, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 노즐에서의 질량 유동은 0.1 sccm 미만, 이를테면 0.05 미만, 구체적으로는 0.03 sccm 미만, 더 구체적으로는 0.02 sccm 미만일 수 있다.
[0031] 부가적으로 또는 대안적으로, 노즐 통로는 8 mm 미만, 구체적으로는 5 mm 미만의 최소 치수를 갖는다. 특히, 도 2를 예시적으로 참조하면, 노즐 통로(130)의 최소 치수는 노즐 유입구(110)에서의 유입구 직경(D1)일 수 있다. 도 2에서 예시적으로 도시된 바와 같이, 유입구 직경(D1)은 노즐 통로(130)의 제 1 섹션의 제 1 길이(L1)에 걸쳐 일정할 수 있다. 예컨대, 유입구 직경(D1)은 D1 ≤ 8 mm, 구체적으로는 D1 ≤ 5 mm일 수 있다.
[0032] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 노즐은 상이한 길이의 섹션들을 갖는 노즐 통로를 포함할 수 있다. 예컨대, 도 1은 제 1 길이(L1)를 갖는 제 1 통로 섹션 및 제 2 길이(L2)를 갖는 제 2 통로 섹션을 갖는 노즐(100)을 도시한다. 특히, 노즐 섹션의 길이는 노즐의 길이 방향을 따르는, 또는 노즐에서의 증발된 재료의 주 유동 방향, 즉 도 1에서 예시적으로 도시된 유동 방향(111)을 따르는 노즐 섹션의 치수로 이해되어야 한다. 노즐의 제 1 통로 섹션은 제 1 직경, 예컨대 유입구 직경(D1)을 제공한다. 노즐의 제 2 통로 섹션은 연속적으로 증가되는 직경을 제공하고, 그 연속적으로 증가되는 직경은 제 1 직경으로부터 제 2 직경, 예컨대 배출구 직경(D2)까지 연속적으로 증가된다. 즉, 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 노즐의 제 1 통로 섹션은 노즐 유입구를 포함할 수 있고, 노즐의 제 2 통로 섹션은 노즐 배출구를 포함할 수 있다. 특히, 제 2 통로 섹션은 본원에서 설명되는 바와 같은 노즐 통로의 배출구 섹션일 수 있다.
[0033] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 제 2 직경은 제 1 직경보다 1.5 내지 10 배만큼 더 클 수 있고, 더 구체적으로는 1.5 내지 8 배만큼 더 클 수 있고, 한층 더 구체적으로는 2 내지 6 배만큼 더 클 수 있다. 일 예에서, 제 2 직경은 제 1 직경보다 4 배 더 클 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제 1 직경(즉, 유입구 직경(D1))은 1.5 mm 내지 약 8 mm, 더 구체적으로는 약 2 mm 내지 약 6 mm, 그리고 한층 더 구체적으로는 약 2 mm 내지 약 4 mm일 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 제 2 직경(즉, 배출구 직경(D2))은 3 mm 내지 약 20 mm, 더 구체적으로는 약 4 mm 내지 약 15 mm, 그리고 한층 더 구체적으로는 약 4 mm 내지 약 10 mm일 수 있다.
[0034] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 제 1 통로 섹션의 제 1 길이(L1) 및/또는 제 2 통로 섹션의 제 2 길이(L2)는 2 mm 내지 약 20 mm, 더 구체적으로는 약 2 mm 내지 약 15 mm, 그리고 한층 더 구체적으로는 약 2 mm 내지 약 10 mm일 수 있다. 일 예에서, 제 1 통로 섹션의 제 1 길이(L1) 및/또는 제 2 통로 섹션의 제 2 길이(L2)는 약 5 mm 내지 약 10 mm일 수 있다.
[0035] 따라서, 본원에서 설명되는 바와 같은 노즐의 실시예들은 노즐 유입구로부터 노즐 배출구까지의 거리가 증가됨에 따라 증가되는 컨덕턴스(conductance) 값을 제공하도록 구성된다. 특히, 본원에서 설명되는 바와 같은 배출구 섹션을 갖는 노즐을 제공함으로써, 컨덕턴스는 노즐 배출구까지 유동 방향으로 증가된다. 더 구체적으로는, 본원에서 설명되는 바와 같은 노즐의 배출구 섹션은 노즐 배출구까지 유동 방향으로 연속적으로 증가되는 컨덕턴스 값을 제공한다. 예컨대, 컨덕턴스 값은 l/s 단위로 측정될 수 있다. 일 예에서, 노즐 내의 유동이 1 sccm 미만인 것은 또한, 1/60 mbar l/s 미만인 것으로 설명될 수 있다. 추가로, 본원에서 설명되는 바와 같은 배출구 섹션을 갖는 노즐은 노즐 배출구까지 유동 방향으로 배출구 섹션에서 연속적으로 감소되는 압력 레벨을 제공한다.
[0036] 몇몇 실시예들에 따르면, 제 1 통로 섹션은, 특히, 제 2 통로 섹션보다 더 작은 직경을 가짐으로써, 또는 분배 어셈블리, 특히 분배 파이프의 직경과 비교하여 더 작은 직경을 가짐으로써, 분배 어셈블리, 예컨대 분배 파이프로부터 노즐 내로 가이딩되는 증발된 재료의 균일성을 증가시키도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 분배 파이프(이 분배 파이프에 노즐이 연결될 수 있거나, 또는 노즐이 이 분배 파이프의 일부일 수 있음)의 직경은 약 70 mm 내지 약 120 mm, 더 구체적으로는 약 80 mm 내지 약 120 mm, 그리고 한층 더 구체적으로는 약 90 mm 내지 약 100 mm일 수 있다. (예컨대, 도 8a 및 도 8b에 대하여 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이 실질적으로 삼각형 형상을 갖는 분배 파이프의 경우의) 본원에서 설명되는 몇몇 실시예들에서, 직경에 대해 위에서 설명된 값들은 분배 파이프의 수력학적 직경을 지칭할 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 상대적으로 좁은 제 1 통로 섹션은 증발된 재료의 입자들이 더 균일한 방식으로 배열되게 강제할 수 있다. 제 1 통로 섹션에서 증발된 재료를 더 균일하게 만드는 것은, 예컨대, 증발된 재료의 밀도, 단일 입자들의 속도, 및/또는 증발된 재료의 압력을 더 균일하게 만드는 것을 포함할 수 있다. 더 균일한 유동은 더 적은 확산 입자들 및 더 작은 확산 각도를 발생시킨다.
[0037] 유기 재료들을 증발시키기 위한 재료 증착 어레인지먼트와 같은, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 재료 증착 어레인지먼트에서, 분배 파이프 및 노즐(또는 노즐의 부분들)에서 유동하는 증발된 재료는 크누센 유동(Knudsen flow)으로 고려될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 수 있다. 특히, 진공 챔버에서 증발된 재료를 가이딩하기 위한 노즐 및 분배 파이프에서의 유동 및 압력 조건들을 고려하여, 증발된 재료는 크누센 유동으로 고려될 수 있는데, 이는 아래에서 상세히 설명될 것이다. 본원에서 설명되는 몇몇 실시예들에 따르면, 노즐의 일부(이를테면, 노즐 배출구를 포함하는 배출구 섹션)에서의 유동은 분자 유동일 수 있다. 예컨대, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 노즐의 배출구 섹션은 크누센 유동과 분자 유동 사이의 전환(transition)을 제공할 수 있다. 일 예에서, 진공 챔버 내의, 그러나 노즐 외부의 유동은 분자 유동일 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 분배 파이프에서의 유동은 점성 유동 또는 크누센 유동인 것으로 고려될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 노즐은 크누센 유동 또는 점성 유동으로부터 분자 유동으로의 전환을 제공하는 것으로 설명될 수 있다.
[0038] 도 4를 예시적으로 참조하면, 본원에서 설명되는 바와 같은 노즐을 통해 제공되는 증발된 재료의 예시적인 유동 프로파일(150)이 도시된다. 특히, 본원에서 설명되는 바와 같은 노즐의 실시예들은 노즐 배출구(120)로부터 긴 거리에 걸친 균일한 유동 프로파일을 제공한다. 즉, 본원에서 설명되는 바와 같은 노즐은, 증발된 재료의 유동의 속도 벡터들이, 기판(170) 앞에 마스크(160)가 제공되는 포지션에서 실질적으로 일정하고 실질적으로 단방향인 유동 프로파일을 제공한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "실질적으로"라는 용어는 "실질적으로"로 나타낸 특성으로부터 특정한 편차가 존재할 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 전형적으로, "실질적으로"로 나타낸 특성의 형상 또는 치수의 약 15 %의 편차가 가능할 수 있다. 따라서, 기판 상에 증발된 재료를 증착하기 위해 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 노즐을 채용함으로써, 기판 앞에 제공되는 마스크로 인한 섀도잉 효과가 감소될 수 있다.
[0039] 예컨대, 이를테면 OLED 생산 시스템에서 기판 상에 재료를 증착하기 위해 마스크들이 사용되는 경우에, 마스크는 약 30 μm 또는 그 미만, 또는 약 20 μm의 단면의 치수(예컨대, 단면의 최소 치수)를 갖는 픽셀 개구와 같은, 약 50 μm x 50 μm, 또는 심지어 그 미만의 사이즈를 갖는 픽셀 개구들을 갖는 픽셀 마스크일 수 있다. 일 예에서, 픽셀 마스크는 약 40 μm의 두께를 가질 수 있다. 마스크의 두께 및 픽셀 개구들의 사이즈를 고려하면, 마스크에서의 픽셀 개구들의 벽들이 픽셀 개구를 섀도잉하는 섀도잉 효과가 나타날 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 노즐은 고 픽셀 밀도(dpi)를 갖는 디스플레이들, 특히 UHD(Ultra High Definition) 디스플레이들(예컨대, UHD-OLED 디스플레이들)이 생성될 수 있도록 섀도잉 효과를 감소시키는 것을 보조할 수 있다.
[0040] 추가로, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 노즐을 사용함으로써 달성될 수 있는 높은 방향성은, 증발된 재료 중 더 많은 재료가 기판에 실제로 도달하기 때문에, 증발된 재료의 활용을 개선한다.
[0041] 도 5a, 도 5b, 및 도 6을 예시적으로 참조하면, 진공 증착 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 소스 어레인지먼트(200)가 설명된다. 재료 증착 소스 어레인지먼트(200)는 전형적으로, 재료 소스(204)(예컨대, 증발기 또는 도가니)와 유체 연통하도록 구성된 분배 어셈블리(206), 예컨대 분배 파이프를 포함하고, 재료 소스(204)는 분배 어셈블리에 재료를 제공한다. 재료 증착 소스 어레인지먼트는 위에서, 예컨대 도 1 내지 도 4에 대하여 설명된 실시예들에 따른 적어도 하나의 노즐을 더 포함한다.
[0042] 도 5a 및 도 5b에서 예시적으로 도시된 바와 같이, 재료 증착 소스 어레인지먼트(200)의 분배 어셈블리(206)는 분배 파이프로서 구성될 수 있다. 분배 파이프는 재료 소스(204), 예컨대 도가니와 유체 연통하고 있을 수 있고, 재료 소스(204)에 의해 제공되는 증발된 재료를 분배하도록 구성될 수 있다. 분배 파이프는, 예컨대, 가열 유닛(215)을 갖는 세장형 큐브(elongated cube)일 수 있다. 증발 도가니는 소스 가열 유닛(225)으로 증발될 유기 재료를 위한 리저버(reservoir)일 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 전형적인 실시예들에 따르면, 분배 파이프는 라인 소스를 제공할 수 있다. 본원에서 설명되는 몇몇 실시예들에 따르면, 재료 증착 어레인지먼트는 기판을 향하여 증발된 재료를 방출하기 위한 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 복수의 노즐들을 더 포함한다.
[0043] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 분배 파이프의 노즐들은 분배 파이프의 길이 방향에 대해 실질적으로 수직적인 방향과 같은, 분배 파이프의 길이 방향과 상이한 방향으로, 증발된 재료를 방출하도록 적응될 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 노즐들은 수평 +- 20°가 되도록 주 증발 방향(또한, 도 1 내지 도 4에서 유동 방향(111)이라고 지칭됨)을 갖도록 배열된다. 몇몇 특정한 실시예들에 따르면, 증발 방향은 약간 상방으로, 예컨대, 상방으로 수평 내지 15°, 이를테면 상방으로 3° 내지 7°의 범위에 있도록 배향될 수 있다. 대응하여, 기판은 증발 방향에 대해 실질적으로 수직적이도록 약간 경사질 수 있다. 원하지 않는 입자 생성이 감소될 수 있다. 그러나, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 노즐 및 재료 증착 어레인지먼트는 또한, 수평으로 배향된 기판 상에 재료를 증착하도록 구성된 진공 증착 시스템에서 사용될 수 있다.
[0044] 일 예에서, 분배 파이프의 길이는, 적어도, 증착 시스템에서 증착될 기판의 높이에 대응한다. 다수의 경우들에서, 분배 파이프의 길이는, 적어도 10 % 또는 심지어 20 %만큼, 증착될 기판의 높이보다 더 길 것이다. 기판의 상측 단부 및/또는 기판의 하측 단부에서의 균일한 증착이 제공될 수 있다.
[0045] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 분배 파이프의 길이는 1.3 m 또는 그 초과, 예컨대 2.5 m 또는 그 초과일 수 있다. 일 구성에 따르면, 도 5a에서 도시된 바와 같이, 재료 소스(204), 특히 증발 도가니가 분배 파이프의 하측 단부에 제공된다. 유기 재료가 증발 도가니에서 증발된다. 유기 재료의 증기는 분배 파이프의 바닥에서 분배 파이프에 진입하고, 분배 파이프에서의 복수의 노즐들을 통해, 예컨대 본질적으로 수직인 기판을 향하여 본질적으로 옆으로 가이딩된다.
[0046] 도 5b는 재료 증착 어레인지먼트의 일부의 확대된 개략도를 도시하고, 여기에서, 분배 어셈블리(206), 특히 분배 파이프는 재료 소스(204), 특히 증발 도가니에 연결된다. 증발 도가니와 분배 파이프 사이의 연결을 제공하도록 구성된 플랜지 유닛(203)이 제공된다. 예컨대, 증발 도가니 및 분배 파이프는, 예컨대 재료 증착 어레인지먼트의 동작을 위해, 플랜지 유닛에서 분리될 수 있고 연결될 수 있거나 또는 어셈블링될 수 있는 별개의 유닛들로서 제공된다.
[0047] 분배 어셈블리(206)는 내측 중공 공간(210)을 갖는다. 가열 유닛(215)이 분배 어셈블리, 특히 분배 파이프를 가열하기 위해 제공될 수 있다. 따라서, 분배 어셈블리는, 증발 도가니에 의해 제공되는 유기 재료의 증기가 분배 어셈블리의 벽의 내측 부분에서 응축되지 않도록 하는 온도로 가열될 수 있다. 예컨대, 분배 어셈블리, 특히 분배 파이프는, 기판 상에 증착될 재료의 증발 온도보다, 전형적으로는 약 1 ℃ 내지 약 20 ℃, 더 전형적으로는 약 5 ℃ 내지 약 20 ℃, 그리고 한층 더 전형적으로는 약 10 ℃ 내지 약 15 ℃만큼 더 높은 온도로 유지될 수 있다. 추가로, 2개 또는 그 초과의 열 실드들(217)이 분배 어셈블리 주위에, 특히 분배 파이프의 튜브 주위에 제공될 수 있다.
[0048] 예컨대, 동작 동안에, 분배 어셈블리(206)(예컨대, 분배 파이프)는 플랜지 유닛(203)에서 재료 소스(204)(예컨대, 증발 도가니)에 연결될 수 있다. 전형적으로, 재료 소스, 예컨대 증발 도가니는 증발될 유기 재료를 수용하도록, 그리고 유기 재료를 증발시키도록 구성된다. 몇몇 실시예들에 따르면, 증발될 재료는 ITO, NPD, Alq3, 퀴나크리돈(Quinacridone), Mg/AG, 스타버스트(starburst) 재료들 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[0049] 일 예에서, 분배 어셈블리, 특히 분배 파이프에서의 압력은 약 10-2 mbar 내지 약 10-5 mbar, 또는 약 10-2 내지 약 10-3 mbar일 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 진공 챔버는 약 10-5 내지 약 10-7 mbar의 압력을 제공할 수 있다.
[0050] 본원에서 설명되는 바와 같이, 분배 어셈블리는 중공 실린더를 갖는 분배 파이프일 수 있다. 실린더라는 용어는, 원형 바닥 형상, 원형 상측 형상, 및 상측 원과 작은 하측 원을 연결하는 휘어진 표면 영역 또는 셸(shell)을 갖는 것으로 이해될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 추가로 부가적인 또는 대안적인 실시예들에 따르면, 실린더라는 용어는 추가로, 임의의 바닥 형상, 동일한 상측 형상, 및 상측 형상과 하측 형상을 연결하는 휘어진 표면 영역 또는 셸을 갖는 것으로 수학적인 의미로 이해될 수 있다. 따라서, 실린더는 반드시 원형 단면을 가질 필요는 없다. 대신에, 베이스 표면 및 상측 표면은 원과 상이한 형상을 가질 수 있다.
[0051] 도 6은 본원에서 설명되는 추가적인 실시예들에 따른 재료 증착 소스 어레인지먼트(200)의 개략적인 측면도를 도시한다. 재료 증착 소스 어레인지먼트는 2개의 증발기들(202a 및 202b), 및 각각의 증발기들과 유체 연통하고 있는 2개의 분배 파이프들(206a 및 206b)을 포함한다. 재료 증착 어레인지먼트는 분배 파이프들(206a 및 206b)에서 노즐들(100)을 더 포함한다. 노즐들(100)은 도 1 내지 도 4에 대하여 위에서 설명된 바와 같은 노즐들일 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 노즐들은 서로로부터 거리를 가질 수 있다. 예컨대, 노즐들 사이의 거리는 노즐들의 길이방향 축(211) 사이의 거리로서 측정될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 노즐들 사이의 거리는 전형적으로, 약 10 mm 내지 약 50 mm, 더 전형적으로는 약 10 mm 내지 약 40 mm, 그리고 한층 더 전형적으로는 약 10 mm 내지 약 30 mm일 수 있다.
[0052] 특히, 노즐들 사이의 위에서 설명된 거리들은, 약 30 μm 또는 그 미만, 또는 약 20 μm의 단면의 치수(예컨대, 단면의 최소 치수)를 갖는 픽셀 개구와 같은, 약 50 μm x 50 μm, 또는 심지어 그 미만의 개구 사이즈를 갖는 마스크와 같은 픽셀 마스크를 통하는 유기 재료들의 증착에 대해 유익할 수 있다.
[0053] 도 7을 예시적으로 참조하면, 진공 증착 시스템(300)의 예시적인 실시예들이 설명된다. 본원에서 설명되는 임의의 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 진공 증착 시스템(300)은 진공 증착 챔버(310), 및 도 5a, 도 5b, 및 도 6을 참조하여 위에서 예시적으로 설명된 바와 같은 재료 증착 소스 어레인지먼트(200)를 포함한다. 진공 증착 시스템은 증착 동안에 기판을 지지하기 위한 기판 지지부를 더 포함한다.
[0054] 특히, 도 7은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 노즐(100) 및 재료 증착 소스 어레인지먼트(200)가 사용될 수 있는 진공 증착 시스템(300)을 도시한다. 진공 증착 시스템(300)은 진공 증착 챔버(310)에서 적소에 재료 증착 소스 어레인지먼트(200)(또는 재료 증착 어레인지먼트)를 포함한다. 재료 증착 소스 어레인지먼트(200)는 병진 이동, 및 축, 특히 수직 축을 중심으로 하는 회전을 위해 구성될 수 있다. 재료 증착 어레인지먼트(200)는 하나 또는 그 초과의 재료 소스들(204), 특히 하나 또는 그 초과의 증발 도가니들, 및 하나 또는 그 초과의 분배 어셈블리들, 특히 하나 또는 그 초과의 분배 파이프들을 갖는다. 예컨대, 도 9에서, 2개의 증발 도가니들 및 2개의 분배 파이프들이 도시된다. 추가로, 2개의 기판들(170)이 진공 증착 챔버(310)에 제공된다. 전형적으로, 기판 상의 층 증착의 마스킹을 위한 마스크(160)가 기판과 재료 증착 소스 어레인지먼트(200) 사이에 제공될 수 있다.
[0055] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 기판들은 본질적으로 수직인 포지션에서 유기 재료로 코팅된다. 도 7에서 도시된 도면은 재료 증착 소스 어레인지먼트(200)를 포함하는 시스템의 평면도이다. 전형적으로, 분배 어셈블리는 증기 분배 샤워헤드, 특히 선형 증기 분배 샤워헤드를 갖는 분배 파이프가 되도록 구성된다. 분배 파이프는 본질적으로 수직으로 연장되는 라인 소스를 제공한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 본질적으로 수직인 것은, 특히, 기판 배향을 지칭하는 경우에, 20° 또는 그 미만, 예컨대 10° 또는 그 미만의 수직 방향으로부터의 편차를 허용하는 것으로 이해된다. 편차는, 예컨대, 수직 배향으로부터 약간의 편차를 갖는 기판 지지부가 더 안정적인 기판 포지션을 야기할 수 있기 때문에 제공될 수 있다. 기판들의 표면은 전형적으로, 하나의 기판 치수, 예컨대 수직 기판 치수에 대응하는 하나의 방향으로 연장되는 라인 소스, 및 다른 기판 치수, 예컨대 수평 기판 치수에 대응하는 다른 방향을 따르는 병진 이동에 의해 코팅된다. 다른 실시예들에 따르면, 증착 시스템은 본질적으로 수평으로 배향된 기판 상에 재료를 증착하기 위한 증착 시스템일 수 있다. 예컨대, 증착 시스템에서의 기판의 코팅은 상방 또는 하방으로 수행될 수 있다.
[0056] 도 7을 예시적으로 참조하면, 재료 증착 소스 어레인지먼트(200)는 진공 증착 챔버(310) 내에서, 이를테면 회전 또는 병진 이동에 의해 이동가능하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 7의 예에서 도시된 재료 소스는 트랙(330), 예컨대 루프형 트랙 또는 선형 가이드 상에 배열된다. 전형적으로, 트랙 또는 선형 가이드는 재료 증착 어레인지먼트의 병진 이동을 위해 구성된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 상이한 실시예들에 따르면, 병진 또는 회전 이동을 위한 드라이브(drive)가 진공 챔버 내의 재료 증착 어레인지먼트 또는 그 조합에 제공될 수 있다. 추가로, 도 7의 예시적인 실시예에서, 밸브(305), 예컨대 게이트 밸브가 도시된다. 밸브(305)는 (도 7에서 도시되지 않은) 인접한 진공 챔버에 대한 진공 밀봉을 허용할 수 있다. 밸브는 진공 증착 챔버(310) 내로의 또는 진공 증착 챔버(310) 밖으로의 기판(170) 또는 마스크(160)의 운송을 위해 개방될 수 있다.
[0057] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 유지보수 진공 챔버(320)와 같은 추가적인 진공 챔버가 진공 증착 챔버(310) 근처에 제공될 수 있다. 전형적으로, 진공 증착 챔버(310) 및 유지보수 진공 챔버(320)는 추가적인 밸브(307)를 통해 연결된다. 추가적인 밸브(307)는 진공 증착 챔버(310)와 유지보수 진공 챔버(320) 사이의 진공 밀봉을 개방 및 폐쇄하도록 구성된다. 재료 증착 소스 어레인지먼트(200)는 추가적인 밸브(307)가 개방 상태에 있는 동안에 유지보수 진공 챔버(320)로 이송될 수 있다. 그 후에, 밸브는 진공 증착 챔버(310)와 유지보수 진공 챔버(320) 사이에 진공 밀봉을 제공하도록 폐쇄될 수 있다. 추가적인 밸브(307)가 폐쇄되는 경우에, 유지보수 진공 챔버(320)는, 진공 증착 챔버(310)에서의 진공을 파괴시키지 않으면서, 재료 증착 어레인지먼트의 유지보수를 위해 벤팅(vent) 및 개방될 수 있다.
[0058] 도 7에서 예시적으로 도시된 바와 같이, 본원에서 설명되는 임의의 다른 실시예와 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 2개의 기판들(170)이 진공 챔버 내에서 각각의 운송 트랙들 상에 지지될 수 있다. 추가로, 마스크들(160)을 상부에 제공하기 위한 2개의 트랙들이 제공될 수 있다. 따라서, 기판들을 코팅하는 동안에, 기판들은 각각의 마스크들에 의해 마스킹될 수 있다. 전형적인 실시예들에 따르면, 마스크들(160), 즉, 제 1 기판에 대응하는 제 1 마스크, 및 제 2 기판에 대응하는 제 2 마스크가, 미리 결정된 포지션에서 마스크(160)를 홀딩하기 위해, 마스크 프레임(161)에 제공된다. 예컨대, 제 1 마스크 및 제 2 마스크는 픽셀 마스크들일 수 있다.
[0059] 설명되는 재료 증착 소스 어레인지먼트 및 진공 증착 시스템이 다양한 애플리케이션들에 대해 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 하고, 그 다양한 애플리케이션들은, 2개 또는 그 초과의 유기 재료들이 동시에 증발되는 프로세싱 방법들을 포함하는 OLED 디바이스 제조를 위한 애플리케이션들을 포함한다. 따라서, 예컨대, 도 7에서 도시된 바와 같이, 2개 또는 그 초과의 분배 파이프들 및 대응하는 증발 도가니들이 서로의 바로 옆에 제공될 수 있다. 도 7에서 도시된 실시예가 이동가능한 소스를 갖는 증착 시스템을 제공하고 있지만, 위에서 설명된 실시예들이 또한, 프로세싱 동안에 기판이 이동되는 증착 시스템들에 적용될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 수 있다. 예컨대, 코팅될 기판들은 정지된 재료 증착 어레인지먼트들을 따라 가이딩 및 드라이빙될 수 있다.
[0060] 본원에서 설명되는 임의의 다른 실시예와 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 진공 증착 시스템은 대면적 기판들, 또는 하나 또는 그 초과의 기판들을 지지하는 기판 캐리어들을 위해 구성된다. 예컨대, 대면적 기판은 디스플레이 제조를 위해 사용될 수 있고, 유리 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 특히, 본원에서 설명되는 바와 같은 기판들은 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED 디스플레이 등을 위해 전형적으로 사용되는 기판들을 포함할 것이다. 예컨대, "대면적 기판"은 0.5 m2 또는 그 초과, 구체적으로는 1 m2 또는 그 초과의 면적을 갖는 주 표면을 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 대면적 기판은, 약 0.67 m2 기판들(0.73 x 0.92 m)에 대응하는 GEN 4.5, 약 1.4 m2 기판들(1.1 m x 1.3 m)에 대응하는 GEN 5, 약 4.29 m2 기판들(1.95 m x 2.2 m)에 대응하는 GEN 7.5, 약 5.7m2 기판들(2.2 m x 2.5 m)에 대응하는 GEN 8.5, 또는 심지어, 약 8.7 m2 기판들(2.85 m x 3.05 m)에 대응하는 GEN 10일 수 있다. GEN 11 및 GEN 12와 같은 한층 더 큰 세대들 및 대응하는 기판 면적들이 유사하게 구현될 수 있다.
[0061] 본원에서 사용되는 바와 같은 "기판"이라는 용어는 특히, 비가요성 기판들, 예컨대 유리 플레이트들 및 금속 플레이트들을 포함할 것이다. 그러나, 본 개시내용은 이에 제한되지 않고, "기판"이라는 용어는 또한, 웹 또는 포일과 같은 가요성 기판들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 기판은 재료 증착에 대해 적합한 임의의 재료로 제조될 수 있다. 예컨대, 기판은, 유리(예컨대, 소다-석회 유리, 보로실리케이트 유리 등), 금속, 폴리머, 세라믹, 화합물 재료들, 탄소 섬유 재료들, 운모(mica), 또는 증착 프로세스에 의해 코팅될 수 있는 임의의 다른 재료 또는 재료들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 재료로 제조될 수 있다. 예컨대, 기판은 0.1 mm 내지 1.8 mm, 이를테면 0.7 mm, 0.5 mm, 또는 0.3 mm의 두께를 가질 수 있다. 몇몇 구현들에서, 기판의 두께는 50 μm 또는 그 초과, 및/또는 700 μm 또는 그 미만일 수 있다. 단지 수 미크론, 예컨대 8 μm 또는 그 초과, 및 50 μm 또는 그 미만의 두께를 갖는 얇은 기판들의 핸들링은 어려울 수 있다.
[0062] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 본원에서 설명되는 바와 같은, 재료 소스, 증발기, 또는 도가니는 증발될 유기 재료를 수용하고 유기 재료를 증발시키도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 증발될 재료는 ITO, NPD, Alq3, 퀴나크리돈, Mg/AG, 스타버스트 재료들 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전형적으로, 본원에서 설명되는 바와 같이, 노즐은 증발된 유기 재료를 진공 챔버로 가이딩하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 노즐의 재료는 약 100 ℃ 내지 약 600 ℃의 온도를 갖는 증발된 유기 재료에 대해 적응될 수 있다. 예컨대, 몇몇 실시예들에서, 노즐은 21 W/mK보다 더 큰 열 전도도를 갖는 재료, 및/또는 증발된 유기 재료에 대해 화학적으로 비활성인 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 노즐은 Cu, Ta, Ti, Nb, DLC, 및 흑연 중 적어도 하나를 포함할 수 있거나, 또는 지명된 재료들 중 하나를 이용한 통로 벽의 코팅을 포함할 수 있다.
[0063] 도 8a를 예시적으로 참조하면, 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 재료 증착 소스 어레인지먼트의 분배 파이프는 실질적으로 삼각형인 단면을 가질 수 있다. 분배 파이프(208)는 내측 중공 공간(210)을 둘러싸는 벽들(222, 226, 및 224)을 갖는다. 벽(222)은 분배 파이프의 배출구 측에 제공되고, 그 배출구 측에 노즐(100) 또는 수개의 노즐들이 제공된다. 노즐들은 도 1 내지 도 4에 대하여 설명된 바와 같은 노즐들일 수 있다. 추가로, 그리고 도 8a에서 도시된 실시예에 제한되지 않으면서, 노즐은 분배 파이프에 연결가능(이를테면, 스크루잉 가능(screwable))할 수 있거나, 또는 분배 파이프에 일체식으로 형성될 수 있다. 분배 파이프의 단면은 본질적으로 삼각형인 것으로 설명될 수 있다. 분배 파이프의 삼각형 형상은 이웃하는 분배 파이프들의 배출구들, 예컨대 노즐들이 서로에 대해 가능한 근접하게 되게 하는 것을 가능하게 한다. 이는, 예컨대, 2개, 3개, 또는 한층 더 많은 상이한 재료들의 공동-증발의 경우에 대해, 상이한 분배 파이프들로부터의 상이한 재료들의 개선된 혼합을 달성하게 허용한다.
[0064] 분배 파이프의 배출구 측의 폭, 예컨대, 도 8a에서 도시된 단면에서의 벽(222)의 치수가 화살표(252)에 의해 표시된다. 추가로, 분배 파이프(208)의 단면의 다른 치수들이 화살표들(254 및 255)에 의해 표시된다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 분배 파이프의 배출구 측의 폭은 단면의 최대 치수의 30 % 또는 그 미만, 예컨대, 화살표들(254 및 255)에 의해 표시된 치수들 중 더 큰 치수의 30 %이다. 분배 파이프의 형상 및 치수들을 고려하면, 이웃하는 분배 파이프들의 노즐들(100)이 더 작은 거리로 제공될 수 있다. 더 작은 거리는 서로 바로 옆에서 증발되는 유기 재료들의 혼합을 개선한다.
[0065] 도 8b는 2개의 분배 파이프들이 서로 바로 옆에서 제공되는 실시예를 도시한다. 따라서, 도 8b에서 도시된 바와 같은 2개의 분배 파이프들을 갖는 재료 증착 어레인지먼트는 2개의 유기 재료들을 서로 바로 옆에서 증발시킬 수 있다. 도 8b에서 도시된 바와 같이, 분배 파이프들의 단면의 형상은 이웃하는 분배 파이프들의 노즐들을 서로에 대해 근접하게 배치하는 것을 허용한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 제 1 분배 파이프의 제 1 노즐과 제 2 분배 파이프의 제 2 노즐은 30 mm 또는 그 미만, 이를테면 5 mm 내지 25 mm의 거리를 가질 수 있다. 더 구체적으로, 제 1 배출구 또는 노즐 대 제 2 배출구 또는 노즐의 거리는 10 mm 또는 그 미만일 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 3개의 분배 파이프들이 서로 바로 옆에 제공될 수 있다.
[0066] 상기된 바를 고려하면, 본원에서의 진공 증착 시스템의 실시예들 및 재료 증착 소스 어레인지먼트의 실시예들이 특히, 예컨대 대면적 기판들 상의 OLED 디스플레이 제조에 있어서, 유기 재료들의 증착에 대해 유익하다는 것이 이해되어야 한다.
[0067] 도 9에서의 흐름도를 예시적으로 참조하면, 진공 증착 챔버(310)에서 기판(170) 상에 재료를 증착하기 위한 방법(400)의 실시예들이 설명된다. 특히, 방법(400)은 증착될 재료를 도가니에서 증발시키는 단계(410)를 포함한다. 예컨대, 증착될 재료는 OLED 디바이스를 형성하기 위한 유기 재료일 수 있다. 도가니는 재료의 증발 온도에 따라 가열될 수 있다. 몇몇 예들에서, 재료는 600 ℃까지 가열되고, 이를테면, 약 100 ℃ 내지 600 ℃의 온도로 가열된다. 몇몇 실시예들에 따르면, 도가니는 분배 파이프와 유체 연통하고 있다.
[0068] 추가로, 방법(400)은 증발된 재료를 도가니와 유체 연통하는 분배 어셈블리에 제공하는 단계(420)를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 분배 파이프는 제 1 압력 레벨에 있고, 여기에서, 제 1 압력 레벨은, 예컨대, 전형적으로 약 10-2 mbar 내지 10-5 mbar, 더 전형적으로는 약 10-2 mbar 내지 10-3 mbar일 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 진공 증착 챔버는 제 2 압력 레벨에 있고, 제 2 압력 레벨은, 예컨대, 약 10-5 내지 10-7 mbar일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 재료 증착 어레인지먼트는, 진공에서 증발된 재료의 증기 압력만을 사용하여, 증발된 재료를 이동시키도록 구성되고, 즉, 증발된 재료는, 증발 압력만으로(예컨대, 재료의 증발로부터 발생하는 압력에 의해) 분배 파이프로(그리고/또는 분배 파이프를 통해) 드라이빙된다. 예컨대, 증발된 재료를 분배 파이프로 그리고 분배 파이프를 통해 드라이빙하기 위해, 추가적인 엘리먼트들(이를테면, 팬들, 펌프들 등)이 사용되지 않는다.
[0069] 부가적으로, 방법(400)은 유동 방향으로 노즐 유입구로부터 노즐 배출구까지 연장되는 노즐 통로를 갖는 노즐을 통해, 증발된 재료를 진공 증착 챔버로 가이딩하는 단계(430)를 포함한다. 전형적으로, 노즐을 통해, 증발된 재료를 가이딩하는 단계(430)는, 유동 방향에 대한 α ≥ 40°, 구체적으로는 α ≥ 50°, 더 구체적으로는 α ≥ 60°의 각도까지 유동 방향으로 연속적으로 증가되는 구멍 각도(α)를 갖는 노즐 통로의 배출구 섹션을 통해, 증발된 재료를 가이딩하는 단계를 더 포함한다. 특히, 노즐 통로를 통해, 증발된 재료를 가이딩하는 단계(430)는, 예컨대 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 노즐의 노즐 통로를 통해, 증발된 재료를 가이딩하는 단계를 포함할 수 있다.
[0070] 따라서, 상기된 바를 고려하면, 노즐의 실시예들, 재료 증착 소스 어레인지먼트의 실시예들, 진공 증착 시스템의 실시예들, 및 기판 상에 재료를 증착하기 위한 방법의 실시예들은, 개선된 고 해상도, 특히 초-고 해상도의 디스플레이 제조, 예컨대 OLED-디스플레이들을 제공한다. 특히, 본원에서 설명되는 실시예들은 노즐 배출구로부터 긴 거리에 걸친 균일한 유동 프로파일을 제공하고, 그에 따라, 코팅될 기판 앞에 제공되는 마스크, 예컨대 픽셀 마스크로 인한 섀도잉 효과가 감소될 수 있다.
[0071] 본 기재된 설명은, 최상의 모드를 포함하여 본 개시내용을 개시하기 위해, 그리고 또한, 임의의 디바이스들 또는 시스템들을 제조 및 사용하고 임의의 포함된 방법들을 수행하는 것을 포함하여 설명되는 내용을 당업자가 실시할 수 있게 하기 위해, 예들을 사용한다. 다양한 특정한 실시예들이 앞에서 개시되었지만, 위에서 설명된 실시예들의 상호 비-배타적인 특징들이 서로 조합될 수 있다. 청구항들이 청구항들의 문자 언어와 상이하지 않은 구조적인 엘리먼트들을 갖는 경우에, 또는 청구항들이 청구항들의 문자 언어로부터 실질적이지 않은 차이들을 갖는 동등한 구조적인 엘리먼트들을 포함하는 경우에, 특허가능한 범위가 청구항들에 의해 정의되고, 다른 예들은 청구항들의 범위 내에 속하도록 의도된다.

Claims (15)

  1. 재료 소스로부터 진공 챔버 내로 증발된 재료를 가이딩하기 위한 분배 어셈블리(assembly)에 연결되기 위한 노즐(100)로서,
    - 상기 증발된 재료를 수용하기 위한 노즐 유입구(110);
    - 상기 진공 챔버에 상기 증발된 재료를 방출하기 위한 노즐 배출구(120); 및
    - 유동 방향(111)으로 상기 노즐 유입구(110)로부터 상기 노즐 배출구(120)까지 연장되는 노즐 통로(130)
    를 포함하며,
    상기 노즐 통로(130)는 상기 유동 방향(111)으로 연속적으로 증가되는 구멍 각도(α)를 갖는 배출구 섹션(131)을 포함하는,
    노즐.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구멍 각도(α)는 상기 유동 방향에 대한 α ≥ 40°의 각도까지 상기 유동 방향으로 연속적으로 증가되는,
    노즐.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구멍 각도(α)는 상기 유동 방향에 대한 α = 0°의 각도로부터 상기 유동 방향에 대한 α = 90°의 각도까지 상기 유동 방향으로 연속적으로 증가되는,
    노즐.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구멍 각도(α)는, 상기 노즐 통로(130)의 상기 배출구 섹션(131)의 직경이 상기 유동 방향으로 지수적인(exponential) 방식으로 증가되도록, 상기 유동 방향으로 연속적으로 증가되는,
    노즐.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구멍 각도(α)는, 상기 노즐 통로(130)의 상기 배출구 섹션(131)의 직경이 상기 유동 방향으로 원호-형 방식으로 증가되도록, 상기 유동 방향으로 연속적으로 증가되는,
    노즐.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구멍 각도(α)는, 상기 노즐 통로(130)의 상기 배출구 섹션(131)의 직경이 상기 유동 방향으로 포물선-형 방식으로 증가되도록, 연속적으로 증가되는,
    노즐.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐은 약 100 ℃ 내지 약 600 ℃의 온도를 갖는 증발된 유기 재료를 상기 진공 챔버로 가이딩하도록 구성되는,
    노즐.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐은 0.1 sccm 미만의 질량 유동을 위해 구성되고, 그리고/또는 상기 노즐 통로는 8 mm 미만의 최소 치수를 갖는,
    노즐.
  9. 진공 증착 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한, 특히, 유기 발광 다이오드를 생산하기 위한, 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 노즐(100)의 사용.
  10. 진공 증착 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 소스 어레인지먼트(200)로서,
    - 분배 어셈블리(206)에 상기 재료를 제공하는 재료 소스(204)와 유체 연통하도록 구성된 상기 분배 어셈블리(206); 및
    - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 적어도 하나의 노즐(100)
    을 포함하는,
    재료 증착 소스 어레인지먼트.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 재료 소스는 재료를 증발시키기 위한 도가니(crucible)이고, 상기 분배 어셈블리는 선형 분배 파이프를 포함하는,
    재료 증착 소스 어레인지먼트.
  12. 진공 증착 시스템(300)으로서,
    - 진공 증착 챔버(310);
    - 상기 진공 증착 챔버(310)에서의 제 10 항 또는 제 11 항에 기재된 재료 증착 소스 어레인지먼트(200); 및
    - 증착 동안에 기판(170)을 지지하기 위한 기판 지지부
    를 포함하는,
    진공 증착 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 진공 증착 시스템은 상기 기판 지지부와 재료 소스 어레인지먼트 사이에 픽셀 마스크(pixel mask)를 더 포함하는,
    진공 증착 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 진공 증착 시스템은 상기 진공 증착 챔버 내에서 2개의 기판 지지부들 상에, 코팅될 2개의 기판들을 동시에 하우징(housing)하도록 적응되며,
    상기 재료 증착 소스 어레인지먼트는 상기 진공 증착 챔버 내에서 상기 2개의 기판 지지부들 사이에서 이동가능하게 배열되고, 상기 재료 증착 소스 어레인지먼트의 재료 소스는 유기 재료를 증발시키기 위한 도가니이고, 상기 픽셀 마스크는 50 μm 미만의 개구들을 포함하는,
    진공 증착 시스템.
  15. 진공 증착 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 방법(400)으로서,
    - 증착될 재료를 도가니에서 증발시키는 단계(410);
    - 증발된 재료를 상기 도가니와 유체 연통하는 분배 어셈블리에 제공하는 단계(420); 및
    - 상기 진공 증착 챔버로, 유동 방향으로 노즐 유입구로부터 노즐 배출구까지 연장되는 노즐 통로를 갖는 노즐을 통해 상기 증발된 재료를 가이딩하는 단계(430)
    를 포함하며,
    상기 노즐을 통해 상기 증발된 재료를 가이딩하는 단계(430)는, 상기 유동 방향에 대한 α ≥ 40°의 각도까지 상기 유동 방향으로 연속적으로 증가되는 구멍 각도(α)를 갖는 상기 노즐 통로의 배출구 섹션을 통해, 상기 증발된 재료를 가이딩하는 단계를 포함하는,
    재료를 증착하기 위한 방법.
KR1020177025421A 2016-09-22 2016-09-22 재료 증착 소스 어레인지먼트의 분배 어셈블리를 위한 노즐, 재료 증착 소스 어레인지먼트, 진공 증착 시스템, 및 재료를 증착하기 위한 방법 KR20180048444A (ko)

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